Кристаллофизика минералов

№ 589

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Кафедра обогащения руд цветных и редких металлов

А.А. Николаев

Кристаллофизика
минералов

Практикум

Допущено учебнометодическим объединением
по образованию в области металлургии в качестве
учебного пособия для студентов высших учебных
заведений, обучающихся по направлению 150100 ñ
Металлургия

Москва   Издательский Дом МИСиС
2009

УДК 548.0:53:549 
 
Н63 

Р е ц е н з е н т  
д-р техн. наук, проф. Л.С. Стрижко 

Николаев А.А. 
Н63  
Кристаллофизика минералов: Практикум. – М.: Изд. Дом 
МИСиС, 2009. – 46 с. 
 
 
ISBN 978-5-87623-255-7 

Практикум состоит из предисловия, шести разделов и приложений. 
В первом разделе рассматриваются теоретические аспекты и методики установления элементов симметрии, категории и сингонии кристаллических многогранников. Последующие разделы посвящены рассмотрению физических 
свойств минералов руд черных, цветных, редких металлов и минералов силикатов. Каждый раздел состоит из теоретического введения, методик и примеров решений характерных задач, заданий и контрольных вопросов. 
Предназначен для студентов очно-заочной (вечерней) формы обучения 
специальности 150102 «Металлургия цветных металлов» по направлению 
подготовки бакалавров 150100 «Металлургия» для проведения практических 
занятий и самостоятельной работы. Может быть полезен студентам других 
технологических специальностей. 
 
УДК 548.0:53:549 

ISBN 978-5-87623-255-7 
© Государственный технологический 

университет «Московский институт
стали и сплавов» (МИСиС), 2009 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие...................................................................................... 4 
1. Определение элементов симметрии и установление сингонии, 
категории кристаллических многогранников.................................. 5 
2. Изучение физических свойств минералов. Группы минералов, 
шкала твердости Мооса ...................................................................10 
3. Изучение физических свойств минералов руд черных 
и легких металлов ............................................................................16 
4. Изучение физических свойств минералов руд цветных 
металлов ...........................................................................................22 
5. Изучение физических свойств минералов руд редких 
металлов ...........................................................................................28 
6. Изучение физических свойств минералов силикатов ................32 
Библиографический список.............................................................39
Приложение 1. Простые формы кристаллов....................................... 40 
Приложение 2. Шкала твердости Мооса............................................. 42 
Приложение 3. Плотность и твердость некоторых минералов ......... 43 
Приложение 4. Удельная магнитная восприимчивость некоторых 
минералов............................................................................................... 44 
Приложение 5. Форма кристаллов некоторых минералов................. 45 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Значительная часть минералов и горных пород, слагающих земную кору, являются кристаллическими образованиями. В настоящее 
время известно более 3500 минералов. Встретить два абсолютно 
одинаковых минерала практически невозможно, поскольку они различаются по цвету, прозрачности, блеску, форме кристаллов, плотности и другим специфическими свойствам. Такие различия объясняются особенностями химического состава и кристаллического 
строения минералов. 
Практикум «Кристаллофизика минералов» базируется на сочетании 
нескольких фундаментальных дисциплин: кристаллографии, кристаллохимии, минералогии и петрографии. Такой симбиоз позволяет решать 
главные задачи кристаллофизики – изучение физических свойств кристаллов минералов и установление закономерностей взаимосвязи физических свойств кристаллов с их структурой и симметрией, а также изменение этих свойств под внешним воздействием. 
Практикум позволяет сформировать у студентов фундаментальные представления о симметрии и структуре кристаллов, способе их 
представления и описания, связи симметрии кристаллов с их свойствами, научить решать задачи с использованием основных законов 
кристаллографии, теории симметрии и основных кристаллохимических представлений. 
В процессе проведения практических занятий и самостоятельной 
работы с использованием настоящего практикума студенты получают базовые знания, умения и навыки о кристаллофизике минералов, 
овладевают методиками исследований и описания их физических 
свойств, что позволяет приобрести универсальные и профессиональные компетентности, необходимые для уровня подготовки бакалавров по направлению  «Металлургия». 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СИММЕТРИИ 
И УСТАНОВЛЕНИЕ СИНГОНИИ, КАТЕГОРИИ 
КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МНОГОГРАННИКОВ 

1.1. Теоретическое введение 

Кристалл – твердое тело, имеющее естественную форму многогранника и характеризующееся закономерным расположением в пространстве структурных элементов (атомов, ионов, молекул). К кристаллам относят как природные кристаллы минералов, образовавшихся в земной коре, так и искусственно синтезируемые кристаллы, 
полученные в лабораторных условиях. 
На практике изучение кристалла начинают с рассмотрения его 
внешней формы, при этом форма достаточно хорошо сформировавшихся кристаллических многогранников может быть описана с помощью 
элементов симметрии. Симметрия определяет законы расположения 
структурных элементов в кристалле и связана с внутренним строением 
кристаллов и их свойствами. Главное свойство кристалла – наличие 
упорядоченного и симметричного расположения структурных элементов в пространстве, которое наряду с их природой, силами связи между 
структурными элементами определяет физические свойства кристаллов. 
Симметричность кристалла, как и любой фигуры, можно выявить по 
элементам симметрии, под которыми понимают центр симметрии, ось 
симметрии, плоскость симметрии. Центр симметрии – это воображаемая точка внутри фигуры, причем любая прямая, проведенная через 
эту точку по обе стороны от нее на одинаковых расстояниях, пересекает 
одинаковые участки фигуры. Центр симметрии обозначается буквой C. 
Ось симметрии – это воображаемая прямая линия, при повороте вокруг которой на некоторый элементарный угол фигура совмещается 
сама с собой. Число таких совмещений при полном повороте фигуры 
вокруг оси симметрии на угол 360º называется порядком оси. Ось симметрии обозначается через Ln, где индекс n – порядок оси. Для кристаллов порядок оси может принимать только определенные значения: n = 
= 1, 2, 3, 4, 6. Плоскость симметрии – это воображаемая плоскость, 
которая делит фигуру на две равные части, одна из которых представляет собой зеркальное отображение другой. Обозначается плоскость симметрии буквой P. Помимо основных элементов симметрии выделяют 
единичное направление, под которым понимают единственное не повторяющееся направление в кристалле.